(57)【要約】【課題】  本発明は、冷間時においても安定した燃焼状態が維持されるような制御を行うことのできる可変動弁機構の制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】  まず、エンジン水温、吸気温、実圧縮比、クランキング回転数より、弁停止クランキング回数ｉとサイクル回数ｊが設定される（ステップ１０１）。サイクル回数ｊが０より大きいと判別された場合には、弁停止クランキングサイクルが開始される（ステップ１０３）。具体的には、吸排気弁を閉弁し、かつ、点火プラグによる点火を禁止した状態で、ｉ回の弁停止クランキングを開始する。ステップ１０３の処理が終了すると、再びステップ１０１に戻る。【選択図】      図２
2006017004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁および排気弁の動作パターンを可変とする可変動弁機構と、
前記内燃機関の筒内に空気と燃料が存在する初期状態を形成する初期状態形成手段と、
前記初期状態が形成された後に、所定期間にわたって吸気弁および排気弁を閉弁状態とする閉弁手段と、
前記所定期間にわたって点火プラグによる点火を禁止する点火禁止手段と、
前記所定期間の経過後には前記閉弁手段および前記点火禁止手段の機能が解除される解除状態を実現する解除手段と、を有することを特徴とする可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】
内燃機関の吸気弁および排気弁の動作パターンを可変とする可変動弁機構と、
前記内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内噴射手段と、
前記内燃機関の始動開始から所定期間にわたって吸気弁および排気弁を閉弁状態とする閉弁手段と、
前記所定期間中に複数回に分けて前記筒内噴射手段から燃料を噴射させる分散噴射手段と、
前記所定期間にわたって点火プラグによる点火を禁止する点火禁止手段と、
前記所定期間の経過後には前記閉弁手段および前記点火禁止手段の機能が解除される解除状態を実現する解除手段と、を有することを特徴とする可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記初期状態形成手段は、吸気行程開始後、クランク角が吸気下死点後の所定のクランク角に達するまで吸気弁を開弁状態とする減圧サイクルを実現する減圧サイクル実現手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記初期状態形成手段は、前記減圧サイクルの後の吸気行程において、吸気弁を開弁状態とする開弁手段を有することを特徴とする請求項３に記載の可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記解除手段は、解除状態を形成した後の最初の点火時期を通常の点火時期に対して遅角させる点火遅角手段を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記初期状態形成手段は、前記内燃機関の始動時に筒内に存在する空気を利用して前記初期状態を形成する手段、および前記内燃機関の始動時に吸入した空気を利用して前記初期状態を形成する手段の少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記初期状態から前記解除状態までの動作を複数回繰り返し実行させる手段を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項８】
冷却水温、吸気温、実圧縮比、および内燃機関始動時からの累積クランキング回数の少なくとも１つを基準として、前記初期状態から前記解除状態までの動作を実行する回数を決定する回数決定手段を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項９】
冷却水温、吸気温、実圧縮比、および内燃機関始動時からの累積クランキング回数の少なくとも１つを基準として、前記所定期間を決定する期間決定手段を有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
冷却水温、吸気温、実圧縮比、および内燃機関始動時からの累積クランキング回数の少なくとも１つを基準として、前記初期状態から前記解除状態までの動作を実行するか否かを決定する実行決定手段を有することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記閉弁手段は、冷却水温、吸気温、実圧縮比、および内燃機関始動時からの累積クランキング回数の少なくとも１つを基準として、前記所定期間が終了したか否かを判断する期間終了判断手段を有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、吸排気弁の動作タイミングを可変とする可動弁機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、一般の内燃機関では、ピストンの位置とインジェクタの燃料噴射タイミング、吸気バルブ（ＩＮバルブ）および排気バルブ（ＥＸバルブ）の開閉制御のタイミング、点火タイミングを図１１に示すような波形に基づいて制御している。図１１では、一例としてポート噴射式の４サイクルエンジンの制御タイミングを示している。ここで、図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ、ピストン位置、インジェクタの噴射弁開閉タイミング、ＩＮバルブの開閉タイミング、ＥＸバルブの開閉タイミングを波形により示している。
【０００３】
このような従来の内燃機関では、冷間時の筒内温度が低い段階において、インジェクタから噴射された燃料が殆ど霧化しないこととなり、未燃燃料の排出等の問題を招いていた。
【０００４】
このような問題を解消するために、未燃燃料の多くが燃焼されるまで排気を行わない方法が考えられる。特開昭６２−２４３９０９号公報に記載された発明では、上記の方法を実現しようと試みている。具体的には、内燃機関の始動時において、クランキング安定回転数に到達するまで吸気弁および排気弁が閉弁状態に維持される。また、クランキング安定回転数到達後も、所定のタイミングで排気弁の開弁を禁止することで、未燃燃料を減少させようとしている。
【特許文献１】特開昭６２−２４３９０９号公報
【特許文献２】特開平１０−２５２５１１号公報
【特許文献３】特開平１０−９００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の発明では、未燃燃料の排出を抑制することを試みてはいるが、吸気弁および排気弁が閉弁保持されている間にも、インジェクタからの燃料噴射が行われているため、霧化されない大量の燃料が燃焼室の壁面に付着したり、浮遊液滴としてポートやシリンダ内に残留することとなる。従って、未燃燃料の排出抑制が十分に実現できているとは言えない。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷間時においても安定した燃焼状態が維持されるような制御を行うことのできる可動弁機構の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関の吸気弁および排気弁の動作パターンを可変とする可変動弁機構と、前記内燃機関の筒内に空気と燃料が存在する初期状態を形成する初期状態形成手段と、前記初期状態が形成された後に、所定期間にわたって吸気弁および排気弁を閉弁状態とする閉弁手段と、前記所定期間にわたって点火プラグによる点火を禁止する点火禁止手段と、前記所定期間の経過後には前記閉弁手段および前記点火禁止手段の機能が解除される解除状態を実現する解除手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関の吸気弁および排気弁の動作パターンを可変とする可変動弁機構と、前記内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内噴射手段と、前記内燃機関の始動開始から所定期間にわたって吸気弁および排気弁を閉弁状態とする閉弁手段と、前記所定期間中に複数回に分けて前記筒内噴射手段から燃料を噴射させる分散噴射手段と、前記所定期間にわたって点火プラグによる点火を禁止する点火禁止手段と、前記所定期間の経過後には前記閉弁手段および前記点火禁止手段の機能が解除される解除状態を実現する解除手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１の発明において、前記初期状態形成手段は、吸気行程開始後、クランク角が吸気下死点後の所定のクランク角に達するまで吸気弁を開弁状態とする減圧サイクルを実現する減圧サイクル実現手段を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第３の発明において、前記初期状態形成手段は、前記減圧サイクルの後の吸気行程において、吸気弁を開弁状態とする開弁手段を有することを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記解除手段は、解除状態を形成した後の最初の点火時期を通常の点火時期に対して遅角させる点火遅角手段を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第１から第５の発明のいずれかにおいて、前記初期状態形成手段は、前記内燃機関の始動時に筒内に存在する空気を利用して前記初期状態を形成する手段、および前記内燃機関の始動時に吸入した空気を利用して前記初期状態を形成する手段の少なくとも一方を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第７の発明は、第１から第６の発明のいずれかにおいて、前記初期状態から前記解除状態までの動作を複数回繰り返し実行させる手段を有することを特徴とする。
【００１４】
また、第８の発明は、第１から第７の発明のいずれかにおいて、冷却水温、吸気温、実圧縮比、および内燃機関始動時からの累積クランキング回数の少なくとも１つを基準として、前記初期状態から前記解除状態までの動作を実行する回数を決定する回数決定手段を有することを特徴とする。
【００１５】
また、第９の発明は、第１から第８の発明のいずれかにおいて、冷却水温、吸気温、実圧縮比、および内燃機関始動時からの累積クランキング回数の少なくとも１つを基準として、前記所定期間を決定する期間決定手段を有することを特徴とする。
【００１６】
また、第１０の発明は、第１から第９の発明のいずれかにおいて、冷却水温、吸気温、実圧縮比、および内燃機関始動時からの累積クランキング回数の少なくとも１つを基準として、前記初期状態から前記解除状態までの動作を実行するか否かを決定する実行決定手段を有することを特徴とする。
【００１７】
また、第１１の発明は、第１から第１０の発明のいずれかにおいて、前記閉弁手段は、冷却水温、吸気温、実圧縮比、および内燃機関始動時からの累積クランキング回数の少なくとも１つを基準として、前記所定期間が終了したか否かを判断する期間終了判断手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明によれば、内燃機関の筒内に空気と燃料が存在する状態で、吸気弁および排気弁を閉弁してクランキングすることで燃料の霧化が促進される。また、霧化された燃料に点火がなされることで、安定した燃焼状態を実現することができる。さらに、安定した燃焼状態が実現されることで、未燃燃料の排出抑制を実現することができる。
【００１９】
第２の発明によれば、筒内噴射型の内燃機関において、筒内に空気に複数回に分けて燃料を噴射することで、１回で所定量の燃料を噴射するのと比較して、燃焼室やピストンの壁面に液滴燃料が付着するのを防止することができる。また、内燃機関の筒内に燃料を噴射しながら吸気弁および排気弁を閉弁してクランキングすることで、燃料の霧化が促進される。また、霧化された燃料に点火がなされることで、安定して燃焼状態を実現することができる。さらに、安定した燃焼状態が実現されることで、未燃燃料の排出抑制を実現することができる。
【００２０】
第３の発明によれば、吸気行程から圧縮行程にかけて吸気弁を開弁状態とする減圧サイクルを実現したときでも、第１の発明で得られた効果が得られる。また、減圧サイクルを実現することにより、吸気弁および排気弁を閉弁してクランキングを行うときのポンピング損失を低減することができる。
【００２１】
第４の発明によれば、減圧サイクルの後の吸気行程において吸気弁を開弁状態とすることにより、筒内に燃焼に必要な空気を十分に吸気することが可能となる。また、吸気弁を開弁状態とすることで、吸気行程のポンピング損失を低減することができる。
【００２２】
第５の発明によれば、通常のタイミングより遅く点火することで排気ガスとともに多量の熱量を触媒に送ることができる。この結果、触媒の暖機を促進することができる。
【００２３】
第６の発明によれば、予め筒内に存在していた空気、あるいは始動後に筒内に吸入した空気を利用することで、初期状態を形成することができる。
【００２４】
第７の発明によれば、初期状態から解除状態までの動作を必要なだけ繰り返し実行することができる。この結果、内燃機関の運転が安定状態に落ち着くまで、安定した燃焼状態を保ち、未燃燃料の排出抑制を実現することができる。
【００２５】
第８の発明によれば、諸条件を基準に、初期状態から解除状態までの動作を繰り返すべき回数を決定することができる。この結果、内燃機関の運転を、安定状態にスムーズに移行することができる。
【００２６】
第９の発明によれば、諸条件を基準に、初期状態から解除状態までの動作を行うべき期間を決定することができる。この結果、内燃機関の運転を、安定状態にスムーズに移行することができる。
【００２７】
第１０の発明によれば、諸条件を基準に、初期状態から解除状態までの動作を実行するか否かを決定することができる。この結果、内燃機関の運転が安定状態に移行しているときには、スムーズに通常の運転に切り替えることができる。
【００２８】
第１１の発明によれば、諸条件を基準に、所定の期間が終了したか否かを判断することができる。この結果、内燃機関の運転が安定状態に移行しているときには、スムーズに通常の運転に切り替えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３０】
実施の形態１．
〔実施の形態１の構成〕
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関１０の構成を説明するための図を示す。内燃機関１０は、シリンダ１２の内部にピストン１４を備えている。ピストン１４は、コンロッド１６を介してクランク１８に連結されている。クランク１８の近傍には、クランクシャフトの回転数を検出する機関回転数センサ２０が配置されている。
【００３１】
ピストン１４の上方には、燃焼室２２が形成されている。燃焼室２２には、吸気ポート２４および排気ポート２６が連通していると共に、先端部が露出するように点火プラグ２８が挿入されている。吸気ポート２４には、インジェクタ３０が組み付けられている。また、インジェクタ３０の上流には、スロットルバルブ３２、および吸入空気量センサ３４が配置されている。一方、排気ポート２６には、内燃機関１０に供給されている混合気の空燃比に応じた出力を発する空燃比センサ３６が配置されている。本実施形態において、上記のスロットルバルブ３２は、アクセルペダルの踏み込み量に関わらず任意の開度を実現するためのアクチュエータを内蔵している。
【００３２】
内燃機関１０は、吸気ポート２４を開閉する吸気弁３８と、排気ポート２６を開閉する排気弁４０とを備えている。また、内燃機関１０は、吸気弁３８を駆動する可変動弁機構４２と、排気弁４０を駆動する可変動弁機構４４とを備えている。なお、本実施形態における可変動弁機構４２および４４としては、各弁の開閉駆動が可能な電磁駆動弁を想定しているが、本発明ではこれに限られず、電磁カムや機構的に空打ちが可能なカム等であってもよい。
【００３３】
図１に示す内燃機関１０は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４９を備えている。ＥＣＵ４９には、機関回転数センサ２０、吸入空気量センサ３４、空燃比センサ３６等の各種センサが電気的に接続されている。また、吸入空気の温度ＴＨＡを検出する吸気温センサ５０、内燃機関１０の冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ５２、内燃機関１０の実質的な圧縮比を検出する圧縮比センサ５４もＥＣＵ４９に電気的に接続されている。ＥＣＵ４９は、これら各種センサから内燃機関の制御に必要な情報を取得する。そして、それらの情報に基づいて、点火プラグ２８、インジェクタ３０、スロットルバルブ３２、および可変動弁機構４２および４４等を駆動する。
【００３４】
ところで、内燃機関１０が冷間始動された後、その暖機が十分になされるまでの間は、暖機終了後に比して燃料が霧化され難い状態が生ずる。以下、このような状態が生じ得る時点、すなわち、内燃機関１０の始動開始から良好な燃焼状態が維持できない可能性のある時点までを「冷間時」と称する。また、その状態で内燃機関１０が運転している時点を「冷間運転時」と称する。
【００３５】
上述した冷間運転時における燃焼状態の悪化は、燃料が霧化し易い状態を作り出すことにより防ぐことができる。本実施形態の内燃機関１０においては、ピストン１４のクランキング動作により、筒内に存在する空気と燃料の混合を促進することで燃料の霧化を促進している。すなわち、筒内に空気と燃料が存在する初期状態が形成された後には、所定期間にわたって吸気弁３８および排気弁４０を閉弁保持しながら圧縮・膨張を行い、燃料が十分に霧化されるまで点火プラグ２８による点火を禁止している。このようにすることで、冷間運転時でも良好な燃焼状態を維持することができるのである。
【００３６】
〔実施の形態１における制御〕
以下、本実施形態における制御について説明する。図２は、内燃機関におけるピストン位置と、インジェクタ、吸気弁および排気弁の制御の内容を説明するためのタイミングチャートである。具体的には、図２（Ａ）は、ピストン１４の位置が移動する様子を示す波形であり、また、点火のタイミングについても示している。図４（Ｂ）は、インジェクタ３０の噴射タイミングを示し、さらに図４（Ｃ）および（Ｄ）は、吸気弁３８および排気弁４０の開閉制御のタイミングをそれぞれ示している。なお、説明の便宜上、ピストン１４の初期位置は下死点（ＢＤＣ：Bottom Dead Center）とし、内燃機関１０の始動開始とともにピストン１４の位置が上死点（ＴＤＣ：Top Dead Center）に向かうように移動されるものとする。
【００３７】
図２において、内燃機関１０が始動を開始するとともに、吸気弁３８が開弁され（図２（Ｃ））、インジェクタ３０から燃料の噴射が行われる。これにより、燃焼室２２内に空気と燃料が存在した初期状態が形成される。
【００３８】
初期状態が形成され、ピストン１４の位置がＢＤＣへ到達すると、吸気弁３８が閉弁される（図２（Ｃ））。排気弁４０は内燃機関１０の始動時から閉弁状態が保持されているため、この時、吸気弁３８および排気弁４０がともに閉弁状態となる。内燃機関１０では、この閉弁状態を保持しながらクランキングを行う（図２（Ａ））。ここで、吸気弁および排気弁を閉弁保持しながらクランキングを行うことを「弁停止クランキング」という。また、吸気弁および排気弁を閉弁保持しながらピストンを往復動させる回数を「弁停止クランキング回数」という。図２は弁停止クランキングが２回行われた後に初回の点火が実行される例を示している。
【００３９】
弁停止クランキングを行うことで、内燃機関１０では、燃焼室２２内に存在する空気と燃料の混合を促進し、その結果、燃料が十分に霧化された状態で燃焼させることができる。
【００４０】
内燃機関１０では、弁停止クランキングによる燃料の霧化が十分に行われるまで点火プラグ２８による点火を禁止する（図２（Ａ））。弁停止クランキングの終了後、ピストン１４の位置がＴＤＣに到達すると、点火プラグ２８の作動禁止が解除され、点火が行われる（図２（Ａ））。点火後は、排気弁４０が開弁され（図２（Ｄ））、排気ガスが排出される。その後、内燃機関１０では、吸気弁３８の開弁とともに燃料の噴射を行い（図２（Ｂ）、（Ｃ））、通常の運転を行う。
【００４１】
なお、燃焼室２２内に空気と燃料が存在する初期状態が形成されてから弁停止クランキングを介して点火が行われる一連の制御を１つのサイクルとし、内燃機関１０が通常運転を開始できる状態になるまでに実行された一連の制御の回数を「サイクル回数」という。本実施形態においては、図２に示すように、サイクル回数が１回の場合について説明したが、内燃機関の運転の状況に合わせて、サイクル回数を２回以上に設定することもできる。
【００４２】
本実施形態において、弁停止クランキングを行うことにより、燃焼室内の空気と燃料を十分に混合し、燃料が霧化された状態で点火を行うことができる。このことが、内燃機関１０における安定した燃焼状態を実現できるばかりでなく、さらに、未燃燃料の排出抑制を実現することができる。
【００４３】
実施の形態２．
実施の形態１では、設定された弁停止クランキング回数とサイクル回数に従って行われる制御について説明した。本実施形態では、この弁停止クランキング回数とサイクル回数を設定する制御について説明する。
【００４４】
〔実施の形態２における制御〕
図３は、本発明の実施形態２において、ＥＣＵ４９で行われる処理の概要を説明したフローチャートである。このルーチンでは、まず、エンジン水温、吸気温、実圧縮比、クランキング回転数より、弁停止クランキング回数ｉとサイクル回数ｊが設定される（ステップ１０１）。
【００４５】
なお、エンジン水温、吸気温、実圧縮比、クランキング回転数は、それぞれ冷却水温センサ５２、吸気温センサ５０、圧縮比センサ５４、機関回転数センサ２０より検出される。本ステップでは、これらの検出内容にもとづいて、弁停止クランキング回数ｉおよびサイクル回数ｊが設定される。
【００４６】
ここで、本ステップで行われる弁停止クランキング回数ｉの設定方法について、図４を用いて説明する。図４（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、エンジン水温（ＴＨＷ）、吸気温（ＴＨＡ）、実圧縮比、クランキング回転数と弁停止クランキング回数との関係を模式的に示すマップである。これらのマップは、ＥＣＵ４９に組み込まれている。ＥＣＵ４９は、各種センサから検出されたデータとこれらのマップとを照会し、弁停止クランキング回数ｉを設定する。
【００４７】
以下、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示す各マップについて説明する。まず、図４（Ａ）に示すエンジン水温（ＴＨＷ）が高いことは、内燃機関の暖機が進んでいることを示し、そのことは、燃料が霧化されやすい状態にあることを示している。従って、ＴＨＷが高ければ高いほど、必要な弁停止クランキング回数は減少することとなる。また、図４（Ｂ）に示す吸気温（ＴＨＡ）が高いことは、筒内に温かい空気が吸入されることを示し、筒内は燃料が霧化されやすい状態にあることを示している。従って、ＴＨＡが高ければ高いほど、必要な弁停止クランキング回数は減少することとなる。
【００４８】
また、図４（Ｃ）に示す実圧縮比が高いことは、筒内の圧縮端温度、すなわち、ピストンが上死点に到達した際の筒内温度が高いことを示し、そのことは、燃料が霧化されやすい状態にあることを示している。従って、実圧縮比が高ければ高いほど、必要な弁停止クランキング回数は減少することとなる。さらに、図４（Ｄ）に示すクランキング回転数が多いことは、内燃機関が始動してから時間が経過していることを示し、それだけ内燃機関の暖機が進んでいることを示している。従って、クランキング回転数が多ければ多いほど、必要な弁停止クランキング回数は減少することとなる。
【００４９】
図３において、上記ステップ１０１の処理が終了すると、次に、サイクル回数ｊが０より大きいか否かが判別される（ステップ１０２）。サイクル回数とは、上述したように、初期状態が形成されてから点火が行われるまでの一連の制御を行う回数のことであるが、このサイクル回数ｊが０より大きいことは、すなわち、内燃機関１０が未だ弁停止クランキングを行う必要がある状態であること、つまり通常運転に移行できない状態であることを示している。一方、サイクル回数ｊが０であることは、内燃機関１０の暖機が十分に行われ、これ以上弁停止クランキングを含む制御を行わなくても、通常の運転にスムーズに移行できる状態にあることを示している。
【００５０】
本ステップにおいて、サイクル回数ｊが０より大きくないと判別された場合には、そのまま本ルーチンが終了される。すなわち、内燃機関１０は通常運転を開始する。一方、サイクル回数ｊが０より大きいと判別された場合には、ステップ１０３に処理が移される。
【００５１】
ステップ１０３では、弁停止クランキングサイクルが開始される。具体的には、吸排気弁を閉弁し、かつ、点火プラグによる点火を禁止した状態で、ステップ１０１で定めた弁停止クランキング回数ｉの値に従って、ｉ回の弁停止クランキングを開始する。ステップ１０３の処理が終了すると、再びステップ１０１に戻り、現時点でのエンジン水温、吸気温、実圧縮比、クランキング回転数を基に、改めて弁停止クランキング回数ｉおよびサイクル回数ｊを設定する。
【００５２】
以上のように、エンジン水温、吸気温、実圧縮比、およびクランキング回転数に基づいて弁停止クランキング回数ｉおよびサイクル回数ｊを設定することにより、内燃機関１０の現状に即した設定を行うことができる。その結果、冷間時の内燃機関の始動をスムーズに行うことができる。
【００５３】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、内燃機関１０の始動開始とともに吸気弁３８を開弁し、燃焼室２２内に空気を供給しているが、本実施形態では、吸気弁３８を開弁せずに、燃焼室２２内に予め存在する空気を利用して弁停止クランキングを行う制御について説明する。ただし、本実施形態では、吸気弁３８を開弁することなく燃焼室２２内に燃料を噴射する必要があるため、図１に示すポートインジェクタを用いた内燃機関ではなく、筒内噴射型の内燃機関を用いているものとして説明する。
【００５４】
まず、図５に筒内噴射式の内燃機関におけるピストン位置とインジェクタ、吸気弁および排気弁の制御の内容を説明するためのタイミングチャートを示す。図５（Ａ）に示すように、内燃機関１０の始動開始時にピストン１４がＢＤＣに位置しているため、燃焼室２２内には既に燃焼に必要な空気が存在している。従って、本実施形態では吸気弁３８を開弁する必要がなく、閉弁状態を保っている（図５（Ｃ））。
【００５５】
ピストン１４の位置がＴＤＣからＢＤＣに移動する間に、インジェクタによる燃料噴射が開始される（図５（Ｂ））。燃料の噴射が終了すると、燃焼室２２内には空気と燃料が存在している。その後、吸気弁３８および排気弁４０を閉弁保持して弁停止クランキングが行われ、点火プラグ２８による点火がなされる（図５（Ａ））。
【００５６】
なお、内燃機関１０の始動時にピストン１４がＢＤＣに位置しない場合であっても、燃焼に必要な空気が予め燃焼室２２内に存在している状態であれば、図５で説明した制御内容と同様に、吸気弁３８を開弁することなく弁停止クランキングを行うことができる。しかしながら、燃焼に必要な空気が燃焼室２２内に存在していなければ、吸気弁３８を開弁して空気を供給しなければならない。そのため、実施の形態３では、燃焼室２２内に十分な空気が存在するか否かを確認して、その後の処理を行う。図６は、燃焼室２２内の空気の有無を確認する制御を行うためのルーチンを示している。以下、図６に基づいて、ＥＣＵ４９が行う制御内容について説明する。
【００５７】
まず、ピストン位置が下死点（ＢＤＣ）より所定値以内であるか否かが判別される（ステップ２０１）。ここで「所定値」とは、燃焼に必要な空気量の最小値を確保できるピストン位置を示す値である。ピストン１４がこの所定値以内に位置するときには、燃焼に必要な空気量が燃焼室２２内に存在することを意味している。従って、本ステップにおいてピストン位置が所定値以内に存在すると判別されたときには、新たに空気を供給する必要がないため、吸気弁３８が閉弁状態に維持される（ステップ２０３）。一方、この値を超えてＴＤＣ側にピストン１４が位置するときには、燃焼に必要な空気量が燃焼室２２内に存在しないことを意味している。従って、本ステップにおいてピストン位置が所定値以内に存在しないと判別されたときには、内燃機関１０では、吸気弁３８を開弁することにより、燃焼に必要な空気を燃焼室２２内に供給する（ステップ２０７）。
【００５８】
吸気弁３８を制御することにより燃焼室２２内に燃焼に必要な空気量が確保された後には、吸気弁３８および排気弁４０を閉弁保持しながら弁停止クランキングが行われる（ステップ２０５）。この弁停止クランキングにより、燃焼室内において空気と燃料を十分に混合し、燃料が霧化された状態で点火を行うことができる。
【００５９】
以上のような制御を行うことにより、本実施形態の内燃機関１０では、燃焼室２２内に十分な空気が存在するときには、吸気弁３８を開弁することなく弁停止クランキングを行うことができる。
【００６０】
実施の形態４．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。実施の形態１では、燃焼室２２に必要な燃料を一回で噴射し、その後、燃料噴射を行うことなく弁停止クランキングを行う態様について説明している。実施の形態４では、実施の形態１で噴射した燃料を、少量ずつ複数回に分けて噴射する態様について説明する。
【００６１】
〔実施の形態４の構成〕
本実施形態のシステムは、図１に示す構成において、吸気ポート２４に組み付けられたインジェクタ３０に代えて、燃焼室２２に挿入されたインジェクタを用いることにより実現することができる。他の構成については実施の形態１と同様の構成を用いて実現することができる。
【００６２】
〔実施の形態４における制御〕
図７は、筒内噴射式の内燃機関におけるピストン位置とインジェクタ、吸気弁および排気弁の制御の内容を説明するためのタイミングチャートである。具体的には、図７（Ａ）は、ピストン１４の位置が上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）との間で移動する様子を示す波形であり、ここには点火のタイミングについても示している。図７（Ｂ）は、インジェクタ３０の噴射タイミングを示し、さらに図７（Ｃ）および（Ｄ）は、吸気弁３８および排気弁４０の開閉制御のタイミングをそれぞれ示している。
【００６３】
図７に示すように、本実施形態の内燃機関１０では、内燃機関１０の始動開始後に吸気弁３８が開弁されることで、燃焼に必要な空気が燃焼室２２内に供給される（図７（Ｃ））。燃焼室２２内の空気に燃料を噴射することで、空気と燃料の存在する初期状態が形成されるが、本実施形態においては、燃料を３回の分割噴射により燃焼室２２内に供給している（図７（Ｂ））。具体的には、１回目の燃料の噴射は、吸気弁３８の開弁のタイミングに合わせて、インジェクタより行われるが（図７（Ｂ））、この燃料噴射は短時間で行われるため、燃焼室２２内の空気量に対して燃料量が不十分である。従って、所定期間にわたる弁停止クランキングを行いながら、２回目および３回目の燃料噴射を行い（図７（Ｂ））、１回の燃焼に必要な燃料と空気を供給するのである。
【００６４】
このような分割噴射を行うことにより、本実施形態の可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置では、以下の効果を生ずる。すなわち、冷間時に燃焼室の温度が上昇していない段階で一度の燃料を噴射するのと比較して、複数回に燃料を分割して噴射することは、燃料の霧化率を高めることとなる。また、図７に示すように、ピストン１４がＢＤＣに到達するあたりで分割噴射を行うことで、燃料がピストン１４へ付着することを避け、霧化を促進することができる。
【００６５】
実施の形態５．
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。実施の形態４では、燃焼室２２に必要な燃料を複数回に分けて噴射し、その後、通常の運転を行う態様について説明している。実施の形態５では、内燃機関の運転開始直後の燃料噴射を避け、その後、実施の形態４で行った分割噴射を行う態様について説明する。なお、本実施形態のシステムは、実施の形態４の場合と同様の構成を用いて実現することができる。
【００６６】
〔実施の形態５における制御〕
図８は、筒内噴射式の内燃機関におけるピストン位置とインジェクタ、吸気弁および排気弁の制御の内容を説明するためのタイミングチャートである。図８に示すように、本実施形態の内燃機関１０では、内燃機関１０の始動開始後に吸気弁３８が開弁され、燃焼に必要な空気が燃焼室２２内に供給される（図８（Ｃ））。空気の供給が終了した後、２回目の弁停止クランキング時にインジェクタによる燃料噴射が行われ（図８（Ｂ））、点火が行われる。点火後は、排気弁４０が開弁され（図８（Ｄ））、新たな空気が吸気され（図８（Ｃ））、３回に分けて燃料が噴射される（図８（Ｂ））。
【００６７】
ここで、内燃機関の始動時においては、インジェクタにおいて十分な燃料圧力が得られないことが原因で、燃料噴射の精度が通常より低くなる。図８に示すように、内燃機関１０の始動が開始されてから、最初の点火が行われる直前に燃料を噴射するように制御することで、冷間運転時であっても、弁停止クランキングを行いながら燃料圧力の上昇を待つことができる。従って、通常どおりの燃料噴射の精度を保つことが可能となる。また、２回目以降の弁停止クランキングを、分割噴射としているので、実施の形態４で得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
実施の形態６．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態６について説明する。実施の形態６では、内燃機関の始動時に、吸気バルブを閉状態とするタイミングを遅らせて圧縮仕事を減少させる減圧（デコンプレッション）を行う場合に実行される制御について説明する。なお、本実施形態のシステムは、図１に示す構成により実現できる。ただし、ポート噴射式の内燃機関に限定されるものではなく、筒内噴射式の内燃機関に適用してもよい。
【００６９】
〔実施の形態６における制御〕
図９は、筒内噴射式の内燃機関におけるピストン位置とインジェクタ、吸気弁および排気弁の制御の内容を説明するためのタイミングチャートである。図９に示すように、本実施形態では、内燃機関１０の始動後、吸気上死点において吸気弁３８が開弁される（図９（Ｃ））。その後吸気弁３８は、吸気下死点を所定クランク角だけ超えた位置まで開弁状態に維持される（図９（Ｃ））。その後吸気弁３８は閉弁されるが、ピストン１４の位置が吸気上死点を所定クランク角だけ超えた位置から所定期間、再び開弁状態とされる（図９（Ｃ））。
【００７０】
図９（Ｂ）に示すように、インジェクタによる燃料の噴射は、吸気弁３８の開弁のタイミングに合わせて行われている。内燃機関１０の始動後、最初に吸気弁３８が開弁されるときには、１回の燃焼に必要な燃料のうちの半分程度が噴射される。また、２回目に吸気弁３８が開弁されるときに、残りの燃料が噴射される。
【００７１】
このような制御を行うことにより、本実施形態の可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置では、以下の効果を生ずる。すなわち、第１に、冷間運転時に吸気弁３８を遅角されたタイミングで閉弁することにより、ポンピングによる圧縮仕事を軽減できるため、内燃機関１０の始動性が向上する。第２に、吸気弁３８の開弁タイミングに合わせて燃料噴射を行うことにより、流入空気に燃料を噴射することができるため、燃料の霧化が促進される。第３に、内燃機関１０の始動開始後、ピストン１４の位置が２度目にＴＤＣからＢＤＣに移動するときに吸気弁３８を開弁することにより、１回目の吸気で不足している空気を補充することができるため、初回の点火から十分な出力トルクを発揮することができる。
【００７２】
実施の形態７．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態７について説明する。冷間運転時は、内燃機関の暖機を早めることも重要であるが、排気ガスを浄化するための触媒の温度を活性温度まで上昇させることも重要である。実施の形態７では、燃料の点火を遅角することにより、触媒暖機を行う形態について説明する。なお、本実施形態のシステムは、図１に示す構成により実現できる。ただし、ポート噴射式の内燃機関に限定されるものではなく、筒内噴射式の内燃機関に適用してもよい。
【００７３】
〔実施の形態７における制御〕
図１０は、筒内噴射式の内燃機関におけるピストン位置とインジェクタ、吸気弁および排気弁の制御の内容を説明するためのタイミングチャートである。図１０において、内燃機関１０が始動を開始すると、吸気弁３８が開弁され（図１０（Ｃ））、それとともにインジェクタ３０から燃料の噴射が行われる（図１０（Ｂ））。これにより、燃焼室２２内に空気と燃料が存在した初期状態が形成される。なお、このとき排気弁４０は閉弁状態が保持されている。
【００７４】
初期状態が形成されると、弁停止クランキングを開始する。弁停止クランキングを終えると、通常はピストン１４の位置がＴＤＣに到達されたあたりで点火が行われるが、本実施形態ではこの時点で実行される点火に遅角処理が施される（図１０（Ｂ））。
【００７５】
ピストン１４の位置がＢＤＣへ到達する直前まで移動されると、点火プラグ２８による点火が実行され（図１０（Ｂ））、排気弁４０が開弁される（図１０（Ｄ））。このとき、排気弁４０から多量の熱量を含んだ排気ガスが排出される。その後、排気ガスは触媒に到達し、後燃えによる触媒暖機が行われる。
【００７６】
なお、本実施形態においては、点火プラグを燃焼室に組み付けた構造を用いているが、触媒の暖機をより促進するために、別の点火プラグを触媒の直前に備えるようにしてもよい。
【００７７】
このような制御を行うことにより、本実施形態の可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置では、以下の効果を生ずる。すなわち、冷間運転時に触媒の暖機が活性温度まで達していない段階で、弁停止クランキングを行うことにより、燃料の霧化を促進することができる。また、燃料が十分に霧化されていることにより、通常の点火タイミングより遅角された点火を行うことができる。さらに、遅角された点火を行うことで、排気ガスとともに多量の熱量を触媒に送ることができる。この結果、触媒の暖機を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に好適な実施の形態の構成を説明するための図である。
【図２】本発明に好適な実施の形態１において実行される制御内容を説明するタイミングチャートである。
【図３】本発明に好適な実施の形態２において実行される制御内容を説明するフローチャートである。
【図４】本発明に好適な実施の形態２において弁停止クランキング回数の設定に用いられるマップの一例を示す説明図である。
【図５】本発明に好適な実施の形態３において実行される制御内容を説明するタイミングチャートである。
【図６】本発明に好適な実施の形態３において実行される制御内容を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明に好適な実施の形態４において実行される制御内容を説明するタイミングチャートである。
【図８】本発明に好適な実施の形態５において実行される制御内容を説明するタイミングチャートである。
【図９】本発明に好適な実施の形態６において実行される制御内容を説明するタイミングチャートである。
【図１０】本発明に好適な実施の形態７において実行される制御内容を説明するタイミングチャートである。
【図１１】従来の内燃機関において実行される制御内容を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１０  内燃機関
１２  シリンダ
１４  ピストン
１６  コンロッド
１８  クランク
２０  機関回転数センサ
２２  燃焼室
２４  吸気ポート
２６  排気ポート
２８  点火プラグ
３０  インジェクタ
３２  スロットルバルブ
３４  吸入空気量センサ
３６  空燃比センサ
３８  吸気弁
４０  排気弁
４２、４４  可変動弁機構
４９  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５０  吸気温センサ
５２  冷却水温センサ
５４  圧縮比センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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